| 基于座头鲸"结节效应"的仿生离心泵空化特性 |
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| 引用本文： | 赵伟国,秦嘉伟,田向福,闻天明.基于座头鲸"结节效应"的仿生离心泵空化特性[J].农业工程学报,2022,38(12):23-31. |
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| 作者姓名： | 赵伟国 秦嘉伟 田向福 闻天明 |
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| 作者单位： | 1. 兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州 730050;2. 甘肃省流体机械及系统重点实验室,兰州 730050 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目（52169018）;甘肃省教育厅产业支撑计划项目（2021CYZC-27） |
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| 摘 要： | 为了研究离心泵空化抑制策略,改善离心泵的空化特性,该研究基于仿生学中的座头鲸鲸鳍"结节效应"提出了一种仿生离心泵模型。对原型泵和仿生模型的瞬态空化流进行了数值模拟,并使用水力性能和空化性能试验对算法进行验证,分析了原型泵和仿生模型的外特性和空化特性,以及叶轮流道内空泡发展、压力脉动、涡量场、压力分布、湍动能分布情况。结果表明：数值模拟结果与试验结果吻合较好,仿生结构对原型泵水力性能影响较小,扬程变化范围为：-0.73%～0.77%,效率变化范围为：-1.74%～2.52%;仿生模型有效抑制了空泡发展,减少了空泡体积,在空化初生阶段抑制效果最好,平均空泡体积分数减少99.72%,仿生模型较原型泵的空化特性得到改善,提高了原型泵的水力性能;仿生模型降低了离心泵内多个位置的压力脉动主频幅值;仿生结构处产生的对漩涡会改变叶轮涡量场,使叶轮进口低压区减少的同时降低了叶轮流道内的湍动能,达到抑制空化发生和限制空化发展的作用。仿生模型可以有效的抑制离心泵空化的发生,改善离心泵的空化性能。
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| 关 键 词： | 离心泵 仿生学 数值模拟 空化特性 压力脉动 空泡发展 |
| 收稿时间： | 2022/4/29 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2022/5/29 0:00:00 |
Cavitation characteristics of bionic centrifugal pump based on "nodule effect" of humpback whale |
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| Zhao Weiguo,Qin Jiawei,Tian Xiangfu,Wen Tianming.Cavitation characteristics of bionic centrifugal pump based on "nodule effect" of humpback whale[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2022,38(12):23-31. |
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| Authors: | Zhao Weiguo Qin Jiawei Tian Xiangfu Wen Tianming |
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| Institution: | 1. College of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China; 2. Key Laboratory of Fluid Machinery and System, Gansu Province, Lanzhou 730050, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | centrifugal pump bionics numerical simulation cavitation characteristics pressure fluctuation cavity development |
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